Урок лекция на тема "Какво е нанотехнология"

Изследване на природата, човек никога не престава да учудва й гъвкавост и високи постижения. Физически търси човешко желание да се прилагат процеси, закони "надникна" в природата в полза на напредъка на човечеството. Днес основен акцент на развитието на съвременната наука и индустрия са нанотехнологиите. Тази статия е предвидено урок лекция материал тестван в Nyandom жп технически, за първоначалното запознаване на студентите с нанотехнологиите.

Цел: Да се ​​научат основите на нанотехнологиите, показват тяхното значение в съвременния свят.

1. Адаптиране на студентите към перспективите нанотехнологиите.

2. За да се насърчи създаването на информационен интерес на учениците, за да разшири и задълбочи тяхното разбиране на влиянието на размера на атомни структури в различни физични свойства.

3. За да се насърчи желанието да се научат сами по себе си научна информация в интернет и способността да се анализира получената информация за развитието на нанотехнологиите.

Нано - Долни конзолни възли, което показва, 10 -9.

Наночастици - на частиците, обект с размер от 1-100 нанометра.

Нанотехнология - техника, работи с веществото на нивото на отделни атоми.

1. Смисълът на "нано" префикс.
2. Какво е "нанотехнология".
3. Етапи на развитие на нанотехнологиите.
4. "Нано" днес.
5. перспективите за нанотехнологиите.

Повечето от днешните студенти са запознати с термина "нанотехнологии", но това, което е зад тази дума, не знам. В най-добрия дешифрира Представката "нано" като под-кратни на физиката. Вярно днес дават на децата въведение в областта на нанотехнологиите, за нейната история развитие, за текущите развития в тази област и възможните бъдещи актуализации.

Смисълът на "нано" префикс? Нанотехнология - често използвана дума. Тя се отнася до такива научни области като химия, физика, електроника, механика, както и здравните и фармацевтични, авиационната и отбранителната индустрия. Тази концепция произлиза от гръцката дума "Нанос", означава "джудже". Може да се предположи, че тази бързо развиваща се област на науката се занимава с "малки обекти". Това е само изразите "малък", "малък" в този случай все още не са съвсем подходящи, тъй като на наночастиците са изработени от размера на частиците 1-100 нанометра, което е 1-100 милиардни от метъра.

Как да си представим толкова кратко разстояние? Това е най-лесно да се направи с пари: нанометър и m са свързани в мащаб като евтин монета и глобус (между другото, ако всеки човек в света ще даде монета, то би било достатъчно, за да се сложи верижка около ekvatora.Umenshim слон до размера на микроб (5000 нанометра) - след това една бълха по гръб ще бъде размерът на само на нанометър височина Ако внезапно намаля до нанометър, бихме могли да играят футбол с един атом дебелина лист хартия изглежда за нас тогава равна на 170 километра ....!.

Хвърли фантазията на малката мъж и насекоми. Всъщност измерва само в нанометри са най-примитивните, вируси (тяхната средна дължина от 100 пМ). Комплексни протеинови молекули, градивните елементи на живи същества, са в 10nm размера. Прости молекули десетки пъти по-малко. Количеството на атома - няколко ангстрьома (един Angstrom равнява на 0,1 пМ). Например, диаметърът на кислороден атом - 0.14 пМ. Тук е най-ниската граница на наносвета. Това процеси са от основно значение в наносвета - химични реакции са направени, редове до тесния геометрия кристалната структура на протеини. С тези процеси и работата на нанотехнологиите в този конкретен свят на труда има свои собствени закони и взаимоотношения, които се различават съществено от тези, които работят в нашия свят. Ние възприемаме явление по отношение на познатите закони. Например, ние може да обясни защо структурата може да се срине, или защо тялото се движи бързо набиране за известно време по инерция. Въпреки това, ние бяхме изненадани, че една капка вода, а лети, или дори някои видове гущери се съхраняват на тавана, като че ли закона за гравитацията не действа върху тях. Учудващо е за нас, и такива общи събития като nesmachivaemost листата на някои растения или плодове. Всичко това ни кара да мислим за това, което сили са на работа в този случай.

Какво е "нанотехнология"? Изследователски явления в тази област сега, посветени много внимание не само в областта на физиката и химията, но и в други естествени науки. С оглед на това следва да се подчертае, че тялото ни предлага редица примери за "нанотехнологии" процеси, като дишането или храносмилането. Вземете, например, Пати. Представете си, че ние сме щастливи да го ядат за обяд. Как котлет на черния дроб, бъбреците? Разделяне на отделните атоми и молекули, и че на молекулярно ниво отива усвояване на храната. Работата по отделните атоми и молекули ниво само ангажирани и нанотехнологиите. Нобелова награда за изследванията си в областта на квантовата електродинамика RP Файнман каза: "Ако природата в продължение на милиони години работа на нивото на атомите и молекулите, тогава защо не може да го направи, ние?". Най-интересното и най-трудно в наносвета - всичко, свързано с природата. Има много примери за това как един човек е само началото, за да открият явления и свойства на наносвета, че дивите животни отдавна усвоили.

Той е един от свойствата на природата, наречени "лотос ефект". Тя се крие във факта, че това цвете оставя винаги остават чисти. Когато вали, водните капки не мокрят листата, а просто се търкалят с тях, влачейки мръсотията. Това се обяснява със структурата на повърхността на листа. Тя е покрита с малки неравности на височина от 5 до 10 микрона, и топките са по-многобройни и nanovolosiki. Тази структура е до голяма степен самопочистващ лист и неговата водоустойчивост. Сега Нанотехнологиите са склонни да използват "лотос ефект" в тяхното развитие на самопочистващи се стъкла, цветове и материи.

Друг от най-големите изобретения на природата - гекон крак. Gecko - малък гущер, известен с факта, че тя може да се движи свободно по вертикалните стени и дори на тавана. И всичко това, защото краката му са покрити до милиард добрите косми специален формуляр. Те са в близък контакт с повърхността и са привлечени към него, защото на така наречените Ван дер Ваалсови сили, действащи между молекулите. Нанотехнологиите вече създадени експериментални аналози на такива nanolipuchek базирани на въглеродни нанотръби - това е възможно най-скоро всеки ще може да се пробвате в ролята на Spider-Man.

Много от отдавна се използва от човечеството е "нано-обекти" са материали. Един от най-старите образци на тези системи е оцветено стъкло, боядисани метални наночастици, технология за производство на което е бил известен в древен Египет. Тази технология е оцеляла и до днес, влизайки в основния цвят на звездите Кремъл. Малко хора знаят, че стъклото на рубин в буквалния смисъл на думата, е златото, защото това е злато наночастици, "разтворен" в висококачествено стъкло. Широка гама от цветове - от пурпурно към жълто - може да се види в "лилаво Касията", който е златен наночастици, разпределени равномерно в гел калай киселина и името Хамбург steklovara Andreas Касий (XVII век) .В уникален музей на техниката керамика, поставени в малък италиански град Фаенца, посетителите могат да се любуват на експонатите, украсени с цветни глазура, която е разработена от грънчари Умбрия технология е все още в XV век и използвани отразяващ ultradi -dispersed метални частици да придават необичайни яркост керамика.

В най-общ смисъл нанотехнологиите включва създаването и използването на материали, устройства и системи, чиито технически функциониране се определя наноструктура, т.е. неговите подредени фрагменти, вариращи по размер от 1 до 100 нм.

Нанотехнология - това е как да създадете наноструктурите, които дават материали и устройства за необходимо, понякога необичайни свойства за нас. Нанотехнологията позволява да поставите лекарствените частици в нанокапсули и точно да фокусирате болните клетки, без да уврежда наблизо. Филтър, снабдена с множество нанометрови канали за уриниране, но твърде тесен за замърсители и микроби също нанотехнологиите продукта. В лабораториите на нанотехнологиите вече изпитват supermaterialy - въглеродни влакна, е хиляди пъти по-здрав от стомана, покритие, което прави обекта невидим. Създаването на материали с такива забележителни свойства стана възможно благодарение на факта, че нанотехнологиите работа с материята на атомно и молекулно ниво.

Соларни клетки преобразуват енергията на дневна светлина в електричество. Преди това, тези устройства са били само на космически станции, най-скъпият от тях е дал само 34% ефективност. Нанотехнология тясно определен за слънчева енергия. Слънчевата батерия от ново поколение - това е евтин полимерен филм, вместо скъпи кристален силиций да бъдат третирани по един леко преработени машини за производство на фотографски филм. Този полимер по време на неговите осветление течения възникнат и да бъдат внимателно събрани и ще даде на потребителите на използването на енергия от нанотехнологиите: покритие, съдържащи фулерени. Новите соларни клетки ще имат редица значителни предимства пред конвенционалните батерии на базата на силиций, които се използват днес. На първо място, на елементите на нов вид енергия не изискват насочи слънчевите лъчи, така че ще бъде в състояние да генерира електричество дори и в облачно време. В допълнение, стойността на производството на такива батерии ще бъде много по-ниско производство на батерии на базата на силиций цена.

Всеки от нас е запознат с енергийните плейъри, Диктофони, фенерчета, играчки. Й основа - конвенционален литиево-йонна батерия. Тук също можем да видим първите резултати от развитието на нанотехнологиите. Наскоро започна търговско производство на литиево-йонни батерии, които съдържат наночастици и nanoporous материали - те са натоварени с немислимо скоростта на вчера: до 80% само за минута (това обикновено отнема няколко часа). Представете си какво предимство за електрически автомобили даде тази новост!

Напоследък има антитуморни лекарства под формата на нанокапсули. Такива препарати предимно атакуват туморни клетки без да се засяга тялото като цяло (за разлика от традиционните средства за рак) ефективността на лечението по този начин се увеличава многократно. Антимикробното действие на сребро се повишава рязко, когато се прилага като наночастици. В продължение на няколко години, има лечебни превръзки за изгаряния и тежки рани, съдържащи наносребро. В близко бъдеще ще започне промишлено производство на хитозан превръзки, които ускоряват значително заздравяване на рани. Nanotsementa планира да пусне костите - той ще бъде изпълнен чрез създаване на нещо като скелет, който след това се увеличава естествената костната тъкан.

Москва Нанотехнологиите са разработили телевизор, който може да се навива на руло,. Той е с дебелина от няколко милиметра и е органичен светодиод. Към днешна дата, той има сериозен недостатък - слой на въздуха на повърхността бързо се влошава.

Инженери от института Фраунхофер за интегрални схеми IIS разработени трансформатор напрежение, което може да работи от входно напрежение от 20 миливолта. Това миниатюрни electroreceivers задействат най-малкия ток, и те могат да получават от околната среда, например, тялото топлина от човек.

Когато разликата в температурата само 2 ° С (например, между човешката кожа и околното пространство) топлинен генератор 2x2 см с нов трансформатор генерира напрежение IC до 4 тУ. Такава миниатюрен и затова икономичен при производство трансформатори на напрежение са от голямо предимство в много приложения: в медицината, като в инженерните системи на сгради, в автомобилите, в автоматизация и логистични системи.

Какво можем да очакваме от нанотехнологиите? Тя планира да създаде молекулярни роботи-лекари, които "живеят" ще бъде вътре в човешкото тяло, като предупреди за болести, или дори да ги отстранят. По-сложните молекулярни роботи ще предотвратяват стареенето на организма, лекува неизлечимо болни. При производството на такива роботи ще събира елементи от атоми и молекули, които, разбира се, подобряване на качеството на продуктите. Земеделски напълно преобразен, като, например, една чаша мляко може да се получи само с едно натискане на бутоните. Комплексите от молекулярни роботи веднага на атомите ще произвеждат всички химични процеси, които в един жив организъм, и ще получите тази чаша прясно мляко. Екология, ще бъдат преобразувани роботизирани медицински сестри, които за рециклиране ще се обърнат към оригинала.

Всички полета са задължителни

Информацията е достъпна само за регистрирани потребители.

Уважаеми колеги. Моля, бъдете внимателни, когато правите заявка. Въз основа на попълнения формуляр се издава електронен сертификат. В случай на неверни данни, посочи, че организацията не е отговорен.